Sustainable Lubrication and Tribotronics enabled by Ionic Materials
Tid: On 2022-04-27 kl 09.00
Plats: F3, Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/68200171393?pwd=M0dDV3dMWEhDaHN6L3FpeFJ3UlphUT09
Språk: Engelska
Ämnesområde: Maskinkonstruktion
Respondent: Akepati Bhaskar Reddy , Maskinkonstruktion (Inst.)
Opponent: Prof. Em. Dr. Nicholas Spencer, Department of Materials, ETH Zürich, Switzerland
Handledare: Professor Sergei Glavatskih, Maskinkonstruktion (Avd.); Professor Mark W. Rutland, Yt- och korrosionsvetenskap
Abstract
Utvecklingen inom ämnesområdet maskinkonstruktion spelar en avgörande roll i den globala strävan mot hållbarhet. Potentialer för energibesparing och utsläppsminskningar har drivit på forskningen om smörjmedel och smörjmedlet anses idag vara ett viktigt maskinelement. Som ett resultat av behovet av hög verkningsgrad, lång livslängd samt miljövänligare smörjmedel, har jonvätskor (eng. Ionic Liquids) fått uppmärksamhet inom smörjtillämpningar, särskilt i kombination med biologiskt nedbrytbara oljor. Jonvätskor ger även en unik möjlighet att utveckla tribotroniska system för aktiv smörjning. För att göra dem industriellt gångbara krävs dock en djupgående förståelse för jonvätskors smörjegenskaper. Inom ramen för detta doktorandprojekt genomfördes undersökningar av de smörjfilmer som bildas i kontakters gränssnitt av icke-halogenerade jonvätskor dispergerade i ett polärt lösningsmedel eller en bioolja. En mängd olika tribologiska mätinstument, bland annat neutronreflektans, användes i projektet. Smörjfilmens egenskaper under inverkan av en extern aktivering via en elektrisk potential studerades även genom att mäta filmtjocklek, jonsammansättning samt tribologisk relevans i gränsskikten. Resultaten visade att den joniska arkitekturen och tillståndet för jonvätskan i oljan spelar en viktig roll för att definiera smörjförmågan hos de adsorberade gränsfilmerna. Tydliga reaktioner på en pålagd elektrisk potential observerades genom att mäta förändringar av den relativa koncentrationen av katjoner och anjoner i gränssnittsfilmen samt smörjfilmens tjocklek. Det konstaterades att anjonerna, som fungerar som ankare på ytan, är avgörande för bildandet av robusta lastbärande gränsfilmer. En metodik som använder elektrokemisk impedansspektroskopi utvecklades för att mäta och karakterisera den elektriska ledningsförmågan hos komplexa smörjfetter med joniska och icke-joniska tillsatser. Enligt dessa mätningar beror fetters elektriska egenskaper på interaktionen mellan jonvätskan och fettmatrisen. Sammantaget bidrar detta arbete till utvecklingen av hållbara smörjmedel samt tribotroniska system där jonvätskor används.